[发明专利]太阳能电池衬底及其制造方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及光电电池及光电电池的制造。特别地，本发明涉及改进太阳能电池制造的方法，尤其是在激光刻划期间。

背景技术

光电电池(PV)或者太阳能电池是将太阳能转化成直流(DC)电能的材料结器件。当暴露在太阳光(由来自光子的能量组成)时，太阳能电池p-n结的电场分隔开自由电子和空穴对，由此产生光电压。当太阳能电池连接到电负载时，从n侧到p侧的电路允许电子流动，同时PV电池结器件的面积和其它参数决定可用电流。电功率是电子和空穴重新组合时产生电流乘以电压的乘积。

在过去的二十年太阳能电池已经得到了显著地发展，实验效率已经从1980年的低于大约5％增加到2008年的几乎40％。最常见的太阳能电池材料是硅，其是单晶硅或者多晶硅晶片形成。由于形成硅基太阳能电池产生电的折余成本高于使用传统方法产生电的成本，所以已经在努力减少形成太阳能电池的成本。尤其是，薄膜技术能够实现流线化、大批量地制造太阳能电池以及大大降低的硅消耗。

薄膜太阳能器件通常由沉积在玻璃板上的多个薄材料层组成。目前，占主导的太阳能电池薄膜基于所谓单结构造中的非晶硅(α-Si)，该单结构造中，透明导电氧化物(TCO)层沉积在玻璃衬底上，并且非晶硅沉积在TCO层上，背接触包括在α硅层上的掺铝氧化锌(AZO)层，在AZO层上的铝层，和在铝层上的NiV。串联结器件包括沉积在玻璃上的透明导电氧化物(TCO)层、沉积在TCO层上的α硅层，以及在α硅层上的背接触，该背接触包括在α硅层上的AZO层，在AZO层上的银层和在银层上的NiV。

目前，在太阳能电池和PV板组装成PV模块和太阳能板之前，从很多小的硅薄板或者晶片作为材料单元开始制造它们，并加工成单个的光电电池。通常用刻划工艺将这些玻璃板再分成大量(100和200之间)的单个太阳能电池，该工艺还对相邻电池限定了电互联。这一刻划产生了低电流活性‘带’，通常只有5-10mm宽，其串联电连接以产生具有几安培电流的高功率(通常从几十瓦到几百瓦)。激光刻划能够实现下一代薄膜器件的大批量生产，并且激光刻划在质量上、速度上和稳定性上优于机械刻划方法。

现有的使用激光刻划制造太阳能板的工艺可能会带来问题，尤其是当制造背接触而在AZO层上使用银时。特别地，在激光刻划期间，银可能从AZO剥离，其可能导致在刻划的带区域中形成碎片和缺陷，其可能导致太阳能电池器件中的短路。另外，由于银从AZO层剥离，也就是减少了从太阳能电池的反射，所以太阳能电池可能经受其它的问题。这可能导致α硅层产生更多的电流。因此，需要高效太阳能电池p-n结的形成以改进太阳能电池的制造工艺。

发明内容

本发明的方案包括光电电池以及制造光电器件的方法。在一个实施例中，制造光电器件的方法包括在玻璃衬底上沉积透明导电氧化物层；在透明导电氧化物层上沉积硅层；在硅层上形成背接触，包括形成沉积在硅层上的氧化锌层，在硅层上沉积中间层，和在中间层上沉积银层；穿过背接触激光刻划。

在一个实施例中，沉积一定厚度的中间层，使得波长在大约550nm和850nm之间的光穿过器件的透射占穿过背接触中没有中间层的光电器件的光透射的5％之内。在一个实施例中，沉积一定厚度的中间层，使得波长在大约800nm和1000nm之间的光在器件中的反射占穿过背接触中没有中间层的光电器件的光反射的大约5％之内。

在一个或者多个实施例中，穿过背接触的激光刻划不会引起银层的剥落。在一个实施例中，中间层包括Cr、Ti、Mo、Si，Cr、Ti、Mo和Si的氧化物中的一种或者多种，及其组合。例如，中间层可包括Cr的氧化物，比如Cr₂O₃。在一个或者多个实施例中，中间层具有小于大约的厚度，并且在具体实施例中，小于大约

在一个实施例中，沉积一定厚度的中间层，使得波长在大约550nm和850nm之间的光穿过器件的透射占穿过背接触中没有中间层的光电器件的光透射的5％之内。在另一个实施例中，沉积一定厚度的中间层，使得波长在大约800nm和1000nm之间的光在器件中的反射占穿过背接触中没有中间层的光电器件的光反射的大约5％之内。